[發明專利]一種基于激光內雕微加工的微流控芯片制備方法

有效

• 申請號: 201811293529.1
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109317228B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 陳濤;吳佳希
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種基于激光內雕微加工的微流控芯片制備方法，屬于微流控制作技術領域?；ㄈ龑咏Y構：透明蓋片?聚甲基丙烯酸甲酯?透明底片，所述中間層聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，是指由配制旋涂用聚甲基丙烯酸甲酯膠，用涂膠機在圓形玻璃底片上均勻甩涂一定厚度聚甲基丙烯酸甲酯膠固化后制成。將準分子激光聚焦至基片的PMMA層，按照設計圖案驅動光斑移動進行微通道刻蝕。同時用真空泵和專用吸嘴，把刻蝕后的粉末抽吸干凈，最終將基片加工形成微流控芯片。本發明通過預鍵合和激光直寫技術，快速靈活地加工微流控芯片，從而能提高芯片加工質量，縮短芯片加工周期，并提高加工精度。

技術領域

本發明涉及一種微流控芯片制作技術領域，具體涉及一種基于激光內雕微加工的微流控芯片制備方法。

背景技術

微流控廣泛地服務于生物檢測、化學分析和環境工程等相關領域，制作微流控芯片的材料主要有玻璃、石英和高分子聚合物等。

玻璃和石英微流控芯片通常采用光刻與化學腐蝕相結合的方法加工，技術和設備要求高，制備時間長，價格比較昂貴，封裝難度大。

高分子聚合物微流控芯片制作方法主要分為基于模具的模塑法和基于激光或其他高能粒子束技工技術的直寫法。模塑法可以進行較大批量生產，但其前期需要結合LIGA技術和光刻技術等工藝進行模具加工，對設備和一起的要求較高；激光直寫技術需要做的前期工作較少，加工速度較快，具有高柔性，可以根據需要快速加以修改，但制作的通道表面粗糙，影響芯片性能。同時封裝聚合物微流控芯片的方法和技術仍存在很多缺陷，常用的熱壓和粘合封裝技術需要對材料表面進行改性處理，設備昂貴，有一定的時間限制，成本高，熱壓容易使微通道發生變形，額外的粘合劑容易造成通道堵塞。

發明內容

本發明的目的是提供了一種制備微流控芯片的方法，其通過預鍵合和激光直寫技術，快速靈活地加工微流控芯片，從而能保證加工精度，提高芯片加工質量，縮短芯片加工周期。

為實現上述目的，提供了一種制備微流控芯片的方法，其包括如下步驟：

第一步，配制旋涂用聚甲基丙烯酸甲酯膠，對透明底片進行清洗、烘烤、活化前處理；再用涂膠機在透明底片上均勻甩涂一定厚度聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膠；

第二步，根據膜厚要求在第一步透明底片相對的兩邊邊緣放置玻璃管，同時在玻璃管和聚甲基丙烯酸甲酯膠的上方放置透明蓋片，玻璃管起到支撐透明蓋片，使得聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膠不被透明蓋片擠壓流動或變形，且聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膠與透明蓋片接觸粘結，透明蓋片蓋上鍍有高透膜；然后烘烤固化后制得包含三層結構的基片，三層自上而下依次分別為：透明蓋片-聚甲基丙烯酸甲酯-透明底片；

第三步，取出基片，在基片側面聚甲基丙烯酸甲酯位置設置抽氣口接入抽氣嘴抽氣，并將設計好的微流控芯片圖案發送到準分子激光加工系統中，同時使得激光聚焦至透明底片上面，自側面PMMA的抽氣口處開始，根據設計好的圖案驅動激光光斑在透明底片移動對聚甲基丙烯酸甲酯進行微通道刻蝕，然后在圖案的末尾處聚甲基丙烯酸甲酯側面設置出口；

第四步，在聚甲基丙烯酸甲酯側面的抽氣口和出口處接入引流管，并封裝，獲得微流控芯片。

進一步，在第三步之后，用去離子水，從微通道圖案連接的抽氣口向出口沖刷，將微通道內的粉末沖刷干凈。

蓋片與底片通過聚甲基丙烯酸甲酯膠固化后，預鍵合在一起。預鍵合，鍵合時在玻璃底片上由4個100μm厚玻璃管支撐，將三層結構緊壓在一起，保證在預鍵合時整體厚度均勻與結合強度。優選且最終的PMMA層厚度為100μm。

按照設計圖案驅動光斑移動進行微通道刻蝕。光斑移動路徑，應該從基片的某一邊緣位置開始，在激光刻蝕過程中，用正空泵向微通道內不斷吸氣，將刻蝕產生的粉末不斷吸走。